沖壓模具課程設(shè)計(jì)

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1、 目 錄 1. 沖壓件工藝性分析———————————————————（1） 2. 沖壓工藝方案的確定——————————————————（3） 3. 主要設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）排樣方式的確定以及計(jì)算—————————————————————（3） （2）壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算————————————————————（3） （3）沖壓力的計(jì)算—————————————————————————（4） （4）工作零件刃口尺寸計(jì)算——————————————————————（4） （5）卸料橡膠的設(shè)計(jì)———————————

2、——————————————（5） 4. 模具總體設(shè)計(jì) （1）模具類型的選擇————————————————————————（5） （2）定位方式的選擇———————————————————————（5） （3）卸料，出件方式的選擇—————————————————————（6） （4）導(dǎo)向方式選擇—————————————————————————（6） 5. 主要零部件設(shè)計(jì) （1）主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)———————————————————————（6） （2）定位零件的設(shè)計(jì)—————————————————————————（8） （3）導(dǎo)料板的設(shè)

3、計(jì)——————————————————————————（8） （4）卸料板部件設(shè)計(jì)—————————————————————————（8） （5）模架及其他零部件設(shè)計(jì)——————————————————————（8） 6．模具總裝圖 7．沖壓設(shè)備的選定——————————————————————（8） 8.工作零件的加工工藝—————————————————————（8） 9. 模具的裝配—————————————————————————（10） 主要參考文獻(xiàn)————————————————————————（12） 設(shè)計(jì)小結(jié)——————————————————

4、————————（12） 級(jí)進(jìn)模設(shè)計(jì)說明 任務(wù)描述： 工件名稱：沖孔落料件 工件簡圖：如下圖 生產(chǎn)批量：大批量 材料：紫銅 材料厚度：1mm 要求：1.完成模具總裝圖（3D電子文檔）； 2.完成總裝配圖，圖紙符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)； 3．繪制工程圖，圖紙符合國家制圖標(biāo)準(zhǔn)； 4．編寫設(shè)計(jì)說明書。（A4紙打?。? 工件圖 1.沖壓件工藝性分析 此工件只有沖孔和落料兩個(gè)工序。材料為紫銅，具有良好的沖壓性能，適合沖

5、裁。工件結(jié)果簡單，有2個(gè)直徑8mm的孔；孔與孔，孔與邊緣之間的距離滿足要求，工件的尺寸全部為自由公差，可看著IT14級(jí)，尺寸精度底，普通沖裁就能滿足要求。 2。沖壓工藝方案的確定 該工件包括落料 沖孔 兩個(gè)基本工序，可有以下三種工藝方案： 方案一：先落料，后沖孔。采用單工序模生產(chǎn)。 方案二：落料—沖孔復(fù)合沖壓。采用復(fù)合模生產(chǎn)。 方案三：沖孔—落料級(jí)進(jìn)沖壓。采用級(jí)進(jìn)模生產(chǎn)。 方案一模具結(jié)構(gòu)簡單，但需要兩道工序兩套模具，成本高而生產(chǎn)效率低，難以滿足大批量生產(chǎn)要求。 方案二只需一套模具，工作精度及生產(chǎn)效率都比較高，但制造難度大，并且沖壓成品件留在模具上，清理模具上的物料影響沖壓

6、速度，操作不方便。 方案三也只需要一副模具，生產(chǎn)效率高，操作方便，設(shè)計(jì)簡單，由于工件精度要求不高，完全能滿足工件技術(shù)要求。 所以經(jīng)過比較，采用方案三最為合適。 3.主要設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）排樣方式的確定以及計(jì)算 設(shè)計(jì)級(jí)進(jìn)模，先要設(shè)計(jì)條料排樣圖。工件圖可視為一矩形中間兩個(gè)孔，直排材料利用率最高。 如圖一所示的排樣方法，可減少廢料。第一次沖裁使用活動(dòng)擋料銷，然后第二次可用固定擋料銷。 搭邊值取1mm，壁厚取1.5mm，條料寬度為63.5mm，步距為21mm，一個(gè)步距的材料利用率為76%

7、 （2）壓力中心的確定及相關(guān)計(jì)算 畫出凹模型口圖如下；通過軟件得出壓力中心點(diǎn)（-2.89，0）。 （3）沖壓力的計(jì)算 該模具采用級(jí)進(jìn)模，選擇彈性卸料，下出件。沖壓力的相關(guān)計(jì)算見表1 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，沖壓設(shè)備擬選擇 J23-25。 表一 條料及沖壓力的相關(guān)計(jì)算 項(xiàng)目分類 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注 排樣 沖裁件面積

8、A A=4020+10-24 1013.5 條料寬度B B=60+21.5+0.5 64mm =1mm, =1.5mm 步距S S=20+1 21mm 一個(gè)步距的材料利用率 100% = 100% 76% 沖壓力 沖裁力F F=KL=1.392.561160 19252N L=92.56mm 卸料力 = F=0.0419252 770N 查表得=0.04 推件力 =F=80.0619252 9241N 取8 沖壓工藝總力 =F++ =19252+770+9241 29263N 彈性卸料 下出件 （4）工作零件刃口尺寸計(jì)算

9、 在確定工作零件刃口尺寸計(jì)算方法之前，首先要考慮工作零件的加工方法及模具裝配方法。結(jié)合該模具的特點(diǎn)，工作零件的形狀相對(duì)較簡單,適宜采用線切割機(jī)床分別加工落料凸模，凹模，凸模固定板，卸料板，這種加工方法可以保證這些零件各個(gè)孔的同軸度，使裝配簡化。因此工作零件刃口尺寸計(jì)算就按分開加工的方法來計(jì)算，具體計(jì)算見表二所示。 表二 工作零件刃口尺寸的計(jì)算 尺寸及分類 尺寸轉(zhuǎn)換 計(jì)算公式 結(jié)果 備注 落料 R10 R10 R=9.91 查表得沖裁雙面間隙 =0.07 mm =0.05 mm 磨損系數(shù)X=0.5，模具按IT14級(jí)制造。校核滿足 R=9.

10、885 沖孔 8 8 =8.18 =8.205 孔心距 40 400.62 =400.155 （5）卸料橡膠的設(shè)計(jì) 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算見表三。選用的4快橡膠板的厚度無比一致，不然會(huì)造成受力不均勻，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生歪斜，影響模具的正常工作。 表三 卸料橡膠的設(shè)計(jì)計(jì)算 項(xiàng)目 公式 結(jié)果 備注 卸料板工作行程 4 mm 為凸模具凹進(jìn)卸料板的高度1mm，為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度2mm，為凸模修磨量取5mm,取為的25%，選用4個(gè)圓筒形橡膠 橡膠工作行程 9 mm 橡膠自由高度 3

11、6 mm 橡膠的預(yù)壓縮量 5.4 mm 每個(gè)橡膠承受的載荷 192.5N 橡膠的外徑D 46 mm 校核橡膠自由高度 0.51.5 滿足要求 橡膠的安裝高度 30.6 mm 4. 模具總體設(shè)計(jì) （1）模具類型的選擇 由沖壓工藝分析可知，采用級(jí)進(jìn)沖壓，所以模具類型為級(jí)進(jìn)模。 （2）定位方式的選擇 因?yàn)樵撃＞卟捎玫氖菞l料，控制條料的送進(jìn)方向采用導(dǎo)料板，無側(cè)壓裝置。控制條料的送進(jìn)步距采用擋料銷初定距，導(dǎo)正銷精定距。而第一件的沖壓位置可由活動(dòng)擋料銷定距。 （3）卸料，出件方式的選擇 因?yàn)楣ぜ虾?mm，

12、相對(duì)較薄，卸料力也比較小，故可采用彈性卸料。又因?yàn)槭羌?jí)進(jìn)模生產(chǎn)，所以采用下出件比較便于操作與提高生產(chǎn)效率。 （4）導(dǎo)向方式選擇 為了提高模具壽命和工件治療，方便安裝調(diào)整，該級(jí)進(jìn)模采用中間導(dǎo)柱的導(dǎo)向方式。 5. 主要零部件設(shè)計(jì) （1）主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) a.落料凸模 結(jié)合工件外形并考慮加工，將落料凸模設(shè)計(jì)成直通式，采用線切割機(jī)床加工，2個(gè)M8螺釘固定在墊板上，與凸模固定板的配合按H6/m5?？傞LL可按公式計(jì)算： L=+h=14.4+14+1+20.6=50mm 落料凸模結(jié)構(gòu)如下圖所示

13、 b.沖孔凸模 因?yàn)樗鶝_的孔均為圓形，而且都不屬于需要特別保護(hù)的小凸模，所以沖孔凸模采用臺(tái)階式，加工簡單，便于裝備與更換。沖孔凸模結(jié)構(gòu)如下圖所示。 c.凹模 凹模采用整體凹模，各沖裁的凹模孔均采用線切割機(jī)床加工，安排凹模具在模架上的位置時(shí)。要依據(jù)計(jì)算壓力中心的數(shù)據(jù)，將壓力中心與模柄范圍內(nèi)。其輪廓尺寸可按公式計(jì)算： 凹模厚度H=kb=0.3x60=18，為了方便橡膠安裝，取H=25 凹模壁厚c=（1.5-2）H=27-36m，取c=40 凹模寬度 B=b

14、+2c=60+2x40=140 取B=150 凹模長度 L取130mm（送料方向） 凹模輪廓尺寸為13015025mm，凹模結(jié)構(gòu)如圖所示 凹模 （2）定位零件的設(shè)計(jì) 落料凸模下部設(shè)置兩個(gè)導(dǎo)正銷，借用工件直徑8mm的的兩個(gè)孔作為導(dǎo)正孔。導(dǎo)正銷采用H7/r6安裝在落料凸模端面，導(dǎo)正銷導(dǎo)正部分與導(dǎo)正孔采用H7/r6配合。 （3）導(dǎo)料板的設(shè)計(jì) 導(dǎo)料板內(nèi)側(cè)與條料接觸，外側(cè)與凹模齊平，導(dǎo)料板與條料之間間隙取1mm，這樣就可確定了導(dǎo)料板的寬度，導(dǎo)料板厚度取4mm，采用45鋼制

15、作，熱處理硬度為40-45HRC，用螺釘固定在凹模上。導(dǎo)料板上有活動(dòng)擋料銷凹槽。 （4）卸料板部件設(shè)計(jì) a.卸料板的設(shè)計(jì) 卸料板的周界尺寸與凹模的周界尺寸相同，厚度為8mm。采用45鋼制造，淬火硬度為40-45HRC。 b. 卸料螺釘?shù)倪x用 卸料板上設(shè)置4個(gè)螺釘，公稱直徑為8mm，螺紋部分為M64。 （5）模架及其他零部件設(shè)計(jì) 該模具采用對(duì)角式導(dǎo)柱模架，導(dǎo)柱分別為28100,導(dǎo)套分別為2842x95。 上模座厚度取40mm，上墊板厚度取10mm，固定板厚度取15mm，下模座厚度取45mm，那么該模具的閉合高度：

16、 ==40+10+50+25+45-2=168mm 式中：h2為凸模沖裁后進(jìn)入凹模的深度，h2=2mm L—凸模長度，L=50mm H—凹模厚度，H=25mm 可見該模具閉合高度小于所選壓力機(jī)J23-25的最大裝模高度（220 mm），可以使用。 6．模具總裝圖 通過以上設(shè)計(jì)，可得如圖所示的模具總裝圖。模具上模部分主要由上模板、墊板、凸模（3個(gè)）、凸模固定板及卸料板等組成。卸料方式采用彈性卸料，以橡膠為彈性元件/下模部分由下模座、凹模板、導(dǎo)料板等組成。沖孔廢料和成品件均由漏料孔漏出。 條料送進(jìn)時(shí)采用活動(dòng)擋料銷21作為粗定距，在落料凸模上安裝2個(gè)導(dǎo)正銷，利用條料上

17、的孔作為導(dǎo)正銷孔導(dǎo)正，以此作為條料送進(jìn)的精確定距。 7．沖壓設(shè)備的選定 通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機(jī)J23-25能滿足要求。起主要參數(shù)如下： 公稱壓力：250kN 滑塊行程：65mm 最大閉合高度：270mm 最大裝模高度：220mm 連桿調(diào)節(jié)長度:55mm 工作臺(tái)尺寸（前后x左右）：370x560 mm 墊板尺寸（厚度x直徑）：50x200 mm 模柄孔尺寸：40x60 mm 最大傾斜角度：30度 8、模具零件的加工工藝 本副沖裁模，模具零件加工的關(guān)鍵在于工作零件、固定板以及卸料板。若采用線切割加工技術(shù)，這些零件

18、的加工就變得相對(duì)簡單。表四所示為落料凸模的加工工藝過程。 表四 工序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 工序簡圖 1 備料 將毛坯鍛成長方體704060mm 2 熱處理 退火 3 粗刨 刨六面,互成直角，留單邊余量0.5mm 4 熱處理 調(diào)質(zhì) 5 磨平 磨六面，互成直角 6 鉗工劃線 劃出各孔位置線、型孔輪廓線 7 加工螺釘孔、銷孔及穿絲孔 按位置加工螺釘孔、銷孔及穿絲孔 8 熱處理 按熱處理工藝，淬火，回火達(dá)到60~64HRC 9 磨平面 精磨上下平

19、面 10 線切割 按圖切割型孔達(dá)到尺寸要求 11 鉗工精修 全面達(dá)到設(shè)計(jì)要求 12 檢驗(yàn) 9、模具的裝配 根據(jù)倒裝復(fù)合模裝配要點(diǎn)，選凹模作為裝配基準(zhǔn)件，先裝上模，再裝下模，并調(diào)整間隙，試沖，返修。具體的情況見表五所示。 表五 序號(hào) 工序 工藝說明 1 凹凸模預(yù)裝 1）裝配前仔細(xì)檢查各凸模形狀及尺寸以及凹模形孔，是否符合圖紙要求尺寸精度，形狀。 2）將各凸模分別與相應(yīng)的凹模孔相配，檢查其間隙是否加工均勻。不適合的應(yīng)重新修磨或更換。 2 凸模裝配 以凹?？锥ㄎ唬瑢⒏魍鼓７謩e壓入凸模

20、固定板的形孔中，并牢固。 3 裝配上模 1）在上模座上劃中心線，按中心線預(yù)裝凹模、墊板、凸模固定板 2）在上模座上，用已經(jīng)加工好的凹模分別確定其螺孔位置，并分別鉆孔、攻絲 3）將上模座、墊板、凸模固定板、凹模裝在一起，并用螺釘緊固，打入銷釘 4 裝配下模 1）在凹模中放入0.12mm的紙片，然后將凸凹模與固定板組合裝入凹模，將上模翻轉(zhuǎn) 2）預(yù)裝下模，劃出與凸凹模固定板相應(yīng)的螺孔、銷孔位置并鉆鉸螺孔、銷孔 3）用螺釘將固定板組合、墊板、下模座連接在一起，但不要擰緊 4）將卸料板套裝在已裝入固定板的凸凹模上，裝上橡膠和卸料螺釘，并調(diào)節(jié)橡膠的預(yù)壓縮量，使卸料板高出凸凹模下端約1

21、~2mm 5）復(fù)查凸凹模間隙并調(diào)整合適后，緊固螺釘 6）切紙檢查，合適后打入銷釘 5 試沖與調(diào)整 裝機(jī)試沖，并根據(jù)試沖結(jié)果作相應(yīng)調(diào)整 1.上模座 2.導(dǎo)套 3.導(dǎo)柱 4.緊固螺釘 5.沉頭螺釘 6模柄 7.凸模固定板 8.卸料螺釘 9.墊板 10.圓柱銷 11. 卸料板 12.下模座 13.圓柱銷 14.凹模 15.沖孔凸模 16.落料凸模 17.導(dǎo)正銷 18.卸料橡膠 19.擋料銷 20.導(dǎo)料扳子 模具總裝圖 主要參考文獻(xiàn)： 1、 《公差配合與技術(shù)測量》，陳于萍，機(jī)械工業(yè)出版社 2

22、、 《機(jī)械制圖》,劉少年主編，機(jī)械工業(yè)出版社 3、 《機(jī)械制造基礎(chǔ)》，胡大超，高等教育出版社 4、 《金屬材料與熱處理》，趙先仲，機(jī)械工業(yè)出版社 5、 《機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)》，司乃鈞，機(jī)械工業(yè)出版社 6、 《機(jī)械制造技術(shù)》，李華，高等教育出版社 7、 《沖壓與成型設(shè)備》，孫鳳勤主編，高等教育出版社 8、 《模具制造工藝學(xué)》，郭鐵良，機(jī)械工業(yè)出版社 9、 《沖壓模具設(shè)計(jì)與制造》，劉建超、張寶忠主編，高等教育出版社 10、 《數(shù)控機(jī)床加工工藝與設(shè)備》，趙長明，機(jī)械工業(yè)出版社 設(shè)計(jì)小結(jié) 通過本次沖壓模具的設(shè)計(jì)，讓我又對(duì)這門課程有了重新的了解。讓我學(xué)到了不同與課堂的新東西，增加了自己的動(dòng)手能力。雖然我設(shè)計(jì)的模具不一定好，但是，我覺得通過不斷努力，我可以設(shè)計(jì)一套實(shí)用的好模具?。?！ 這次的設(shè)計(jì)也讓我鞏固了軟件知識(shí)，制圖知識(shí)，收獲頗豐！?。? 13